The POKEMON Speckle Survey of Nearby M Dwarfs. II. Observations of 1125 Targets

Stellen Sie sich den Nachthimmel als eine riesige, überfüllte Nachbarschaft vor. Seit langem versuchen Astronomen, eine vollständige Volkszählung der Bewohner durchzuführen, doch ihnen fehlt eine riesige Gruppe: die „M-Zwerge". Das sind kleine, kühle und sehr lichtschwache Sterne. Da sie so dunkel sind, sind sie für das bloße Auge unsichtbar, und bis vor kurzem hatten Astronomen nicht einmal ein vollständiges Adressbuch für sie.

Dieser Artikel ist der zweite Teil eines massiven Projekts namens POKEMON (was für Pervasive Overview of "Kompanions" of Every M dwarf in Our Neighborhood steht, auf Deutsch: Umfassende Übersicht über „Begleiter" jedes M-Zwergs in unserer Nachbarschaft). Das Ziel war einfach, aber schwierig: herausfinden, wie viele dieser kleinen Sterne tatsächlich „Doppel-" oder „Dreifachsterne" sind – das heißt, dass ein kleinerer Stern sie wie ein winziger Mond umkreist.

Hier ist eine Aufschlüsselung dessen, was sie taten und was sie fanden, unter Verwendung einiger alltäglicher Vergleiche:

1. Die Mission: Eine hochauflösende Straßensichtung

Das Team nutzte zwei leistungsstarke Teleskope (eines in Arizona und eines in Hawaii), die mit speziellen „Speckle"-Kameras ausgestattet waren.

• Die Analogie: Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, zwei Glühwürmchen zu sehen, die an einem windigen Abend sehr nah beieinander auf einem Ast sitzen. Der Wind (die Atmosphäre) lässt das Licht flimmern und verschwimmen, sodass es wie ein großer Klumpen aussieht.
• Die Lösung: Die Speckle-Kameras nehmen Tausende von winzigen, splittersekundenkurzen Fotos auf (wie eine Hochgeschwindigkeitskamera, die die Flügel eines Kolibris einfriert). Indem das Team diese schnellen Schnappschüsse übereinander legte, konnte es die Atmosphäre „einfrieren" und die beiden Glühwürmchen als getrennte Lichtpunkte erkennen. Sie betrachteten 1.125 dieser kleinen Sterne.

2. Die Entdeckung: Versteckte Mitbewohner finden

Von den 1.125 überprüften Sternen stellten sie fest, dass 151 von ihnen einen Begleitstern hatten, den sie zuvor nicht gesehen hatten.

• Das Ausmaß: Sie entdeckten Begleiter, die sehr nah beieinander waren (so nah wie 1 astronomische Einheit, das ist die Entfernung von der Erde zur Sonne), und solche, die sehr weit voneinander entfernt waren. Sie fanden auch Begleiter, die viel lichtschwächer waren als ihre Partner.
• Der „Blindfleck": Eine der interessantesten Erkenntnisse ist, dass 59 % der gefundenen Begleiter für das berühmte europäische Weltraumteleskop Gaia unsichtbar waren.
  • Die Metapher: Denken Sie an Gaia als eine sehr kluge, langfristige Überwachungskamera, die die Nachbarschaft über Jahre hinweg beobachtet. Sie ist hervorragend darin, Bewegungen zu verfolgen. Wenn sich jedoch zwei Sterne zu eng umarmen, sieht Gaia sie als einen einzigen, wackelnden Klumpen und kann sie nicht unterscheiden. Die POKEMON-Erhebung nutzte eine „Lupe" (hochauflösende Abbildung), um hineinzuzoomen und sie zu trennen. Dies beweist, dass man sowohl die Langzeitkamera als auch die Lupe benötigt, um das vollständige Bild zu erhalten.

3. Die „Hinweise" in den Daten

Obwohl Gaia den zweiten Stern nicht immer sehen konnte, fand das Team heraus, dass Gaia „Hinweise" hinterließ, dass dort etwas war.

• Die Analogie: Wenn Sie ein Foto einer Person betrachten, die geht, aber das Foto ist unscharf oder die Person scheint seltsam zu wackeln, könnten Sie vermuten, dass sie einen schweren, unsichtbaren Rucksack trägt.
• Die Ergebnisse: Das Team untersuchte bestimmte Fehlercodes in den Gaia-Daten (genannt RUWE und IPDFMP). Sie stellten fest, dass diese Codes, wenn sie „hoch" waren, ein starker Hinweis darauf waren, dass ein versteckter Begleiter vorhanden war. Sie nutzten diese Hinweise, um 14 weitere Sterne zu identifizieren, die möglicherweise versteckte Mitbewohner haben, was darauf hindeutet, dass dies ideale Ziele für zukünftige Zooms sind.

4. Wie gut war die Suche?

Das Team wollte wissen: „Haben wir jemanden übersehen?" Um dies zu beantworten, führten sie eine Computersimulation durch.

• Die Simulation: Sie schufen eine virtuelle Nachbarschaft mit 1.125 Sternen und platzierten zufällig „Geister"-Begleiter um sie herum. Dann führten sie ihre Speckle-Kamera-Simulation über diese Geister aus.
• Das Ergebnis: Ihre Methode war sehr effektiv. Sie stellten fest, dass ihre Kamera, wenn ein Begleiter existierte, ihn 73 % der Zeit entdeckt hätte. Wenn der Begleiter innerhalb von 100 Erd-Sonne-Entfernungen lag, hätten sie ihn 70 % der Zeit entdeckt.
• Die Übersehenen: Diejenigen, die sie übersehen hatten, waren normalerweise entweder extrem nah beieinander (zu nah, um sie selbst mit ihrer scharfen Kamera zu trennen) oder der Begleiter war so lichtschwach, dass es wie der Versuch war, eine Kerze neben einem Scheinwerfer zu erkennen.

5. Warum ist das wichtig?

Der Artikel erklärt, dass es entscheidend ist zu wissen, ob ein Stern allein ist oder einen Begleiter hat, um zu verstehen, wie Planeten entstehen.

• Die Analogie: Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, einen Kuchen (einen Planeten) in einer Küche zu backen. Wenn die Küche mit anderen Menschen (anderen Sternen) voll ist, die gegen Sie stoßen, könnte es schwierig sein, den Kuchen zu backen, oder der Kuchen könnte anders aussehen.
• Die Schlussfolgerung: Indem das Team genau kartiert, wie viele M-Zwerge Begleiter haben, hilft es Astronomen zu verstehen, warum manche Sterne Planeten haben und andere nicht. Sie stellten auch fest, dass, wenn man nicht weiß, dass ein Stern einen Begleiter hat, man die falsche Größe oder das falsche Gewicht für etwaige Planeten erhält, die ihn umkreisen, da das zusätzliche Licht des zweiten Sterns die Messungen verfälscht.

Zusammenfassung

Kurz gesagt, machte das POKEMON-Team eine hochauflösende „Rollenliste" von 1.125 kleinen, lichtschwachen Sternen in unserer kosmischen Nachbarschaft. Sie fanden heraus, dass fast jeder siebte von ihnen einen versteckten Zwilling oder Mitbewohner hat, den andere Teleskope übersehen haben. Sie bewiesen, dass zwar die Langzeitverfolgung großartig ist, man aber immer noch eine leistungsstarke, hochgeschwindigkeitsfähige „Lupe" benötigt, um die engsten Paare zu sehen. Dieser neue Bestand hilft Wissenschaftlern, die Familiendynamik der häufigsten Sterne unserer Galaxie zu verstehen.